Мозг посылает сообщение обратно непроизвольным мышцам приказывая им действовать
Обновлено: 17.05.2024
Организм человека - это уникальная система. Для нормального функционирования каждый процесс должен быть отлажен и работать в штатном режиме.
Сегодняшняя статья будет полезна для воркаутеров. Даже если ты новичок, то знать принципы работы нашего организма не помешает. Поговорим про нервномышечную связь. Во многих статьях упоминалось это понятие. Пора бы узнать что это такое. Будет две статьи. В этой поговорим про биологию.
Биологический смысл
Вернемся в школьную программу 8 класса. Донесу все на простом и понятном языке. Выражение нервно(нейро)-мышечная связь можно разбить на два слова. "Нервы" и "мышцы". Любое движение тела, поднятие руки, поворот шеи осуществляется электрическими сигналами поступающими в головной мозг.
Сокращение мышцы точно также приводится в действия после прохождения нервного импульса в головной мозг. Мы не замечаем этот процесс так как происходит со скоростью от 3 до 110 м/с. Спортивные навыки(сила, выносливость, техника) зависят от эффективности этого процесса(прохождения нервных испульсов). Мы становимся сильнее когда мозг лучше адаптируется к контролю нейронов.
Чем лучше связь, тем больше мышечных волокон мы можем вовлечь в работу. Получается наш мозг управляет этой работой. Почему сначала мы подтягиваемся 0, а через месяц 5 раз. Потому что мозг адаптируется к нагрузке, соответственно и мышцы.
Вообще человек, который не занимается регулярно спортом может напрячь свои мышцы только на 70-75% процентов от максимума. Натренированный 85-95% процентов. Организм старается не позволять напрягать мышцы до 100%, иначе высок риск травм.
Человек может весить на 10 кг меньше, иметь меньший размер мышц, но быть сильнее другого человека. Почему? Уровень нейромышечной связи решает.
Как развить нервномышечную связь? Об этом в следующей статье. Подробно разберем этот вопрос!
Ученые из Стенфордского университета (США) изучили, как мозг людей, больных боковым амиотрофическим склерозом (БАС) (нервное заболевание, постепенно приводящее к параличу), управляет их движениями. Они установили, что во время этого процесса группы нейронов работают сообща в сложных ритмах, чтобы послать сигнал мышцам, когда и куда двигаться. Об исследовании рассказывает NeuroScientistNews.
Исследование, основанное на лабораторных наблюдениях за животными, в корне меняет представление медиков о том, как моторные нейроны коры головного мозга управляют нашими движениями. Ведущий автор исследования Китан Пандаринат (Chethan Pandarinath) рассказал, что прежние эксперименты на животных показали: то, что кажется нам чересчур запутанным механизмом, проясняется, когда мы наблюдаем не за отдельными нейронами, а за целыми их группами как за динамической системой.
Но исследование на животных, проведенное в 2012 г., показало, что этот процесс гораздо сложнее: моторные нейроны мозга работают в рамках определенной схемы — так называемой динамической системы для выработки ритмов двигательной активности. Ученых в рамках исследования интересовали ритмические импульсы, направляемые к руке и то, как они приводят к сокращениям определенных мышц.
В ходе нового исследования ученые хотели понять, как этот процесс протекает в мозге людей с БАС, известной также как болезнь Лу Герига, при которой постепенно повреждаются двигательные нейроны и наступает паралич. В эксперименте принимали участие два человека: 51-летняя женщина и 54-летний мужчина. У женщины сохраняется подвижность пальцев и запястий, а мужчина мог владеть указательный пальцем одной руки. Они также тестируют разработку BrainGate2, позволяющей управлять компьютерным курсором, роботизированной рукой и другими вспомогательными устройствами силой мысли.
Благодаря использованию специальных электродов ученые смогли зафиксировать электрическую активность определенных нейронов в то время, как участники эксперимента пытались двигать запястьем или пальцами, к которым в это же время были подключены датчики, регистрирующие движение. Обычно такое мониторинг проводится по время операций на головном мозге.
Наблюдения позволили сформулировать важные научные вопросы, сказал доктор Шеной. Они показали, что работа нейронов людей, больных БАС очень похожа на результаты доклинических исследований.
Ученые надеются применить полученные данные для совершенствования программ, которые переводят нейронную активность в сигналы управления компьютерным курсором или рукой-роботом.
Мозг человека можно сравнить с мощным суперкомпьютером. Как работают отдельные части этой сложной системы?
В первой части этого материала мы выяснили, что такая сложная система, как головной мозг, управляется при помощи электрохимических сигналов. Во второй части – разберемся, как работают отдельные части этого суперкомпьютера.
Топография мозга
У каждого отдела мозга есть свои функции. Так, например, информация, полученная при помощи зрения, анализируется в затылочной области мозга. А движение контролируется достаточно узкой полосой нервной ткани, протянувшейся от верхней части головы к уху, как дужка наушников.
Подводит память? Неудивительно, ведь она страдает без нагрузки так же, как и мышцы. Вам помогут упражнения по развитию памяти – их можно начинать делать в любом возрасте.
При этом и зрение, и слух, и движение, и все тактильные ощущения контролируются зеркально. Так, если у человека произошел инсульт в левом полушарии – у него нарушаются двигательные функции правой стороны тела. Рядом с двигательной областью располагается район, где контролируются тактильные ощущения. Поэтому нередко при повреждении мозга человек одновременно утрачивает и способность двигаться, и возможность чувствовать. Восприятие слуховой информации происходит в височной области мозга. У правшей левая височная доля отвечает за понимание слов и выражение собственных мыслей. Правая височная доля – помогает слышать музыку и идентифицировать различные шумы. Область мозга, где зрительные и слуховые области встречаются, отвечает за функцию чтения – преобразование визуальных образов в звуки.
Бойцы невидимого фронта
В задней части головного мозга располагается мозжечок. Его объем составляет примерно одну восьмую от размера больших полушарий. Несмотря на небольшой размер, этот отдел мозга контролирует координацию движений (совместную работу всех мышц) и чувство равновесия. Благодаря работе мозжечка человек может стоять на ногах, сохранять равновесие и передвигаться. Ствол головного мозга находится под большими полушариями и за мозжечком. Он соединяет спинной и головной мозг и контролирует все функции, которые необходимы для поддержания жизни в теле. Ствол отвечает за непроизвольную работу мышц при дыхании, сердцебиении, за переваривание пищи и циркуляцию крови. Он работает автоматически и без перерывов.
Один из механизмов, ведущий к старению, – это гибель нервных клеток. Чем меньше человек напрягает свой мозг – тем более масштабным становится этот процесс. Узнайте, как остановить этот процесс и отсрочить старость.
Самое важное
У каждого отдела мозга есть свои функции. Вместе этот сложный механизм работает, как слаженная команда.
Наш мозг состоит из нервных клеток - нейронов. Нейроны постоянно общаются друг с другом, передавая от одного другому информацию, закодированную в виде химических молекул. Именно это позволяет мозгу ежедневно выполнять свои функции: обеспечивать двигательную активность, речь, процесс мышления, восприятие зрительной и слуховой информации, ее понимание и запоминание, управление работой органов и систем тела, и многие другие.
Химические цепочки
Все чувства и эмоции, которые испытывают люди, возникают путем химических изменений в головном мозге. Прилив радости, который человек ощущает после получения положительной оценки, выигрыша в лотерею или при встрече с любимым, происходит вследствие сложных химических процессов в головном мозге. Мы можем испытывать огромное количество эмоций, например таких, как печаль, горе, тревога, страх, изумление, отвращение, экстаз, умиление. Если мозг дает телу команду на осуществление какого-либо действия, например, сесть, повернуться или бежать, это также обусловлено химическими процессами. "Химический язык" нашей нервной системы состоит из отдельных "слов", роль которых исполняют нейромедиаторы (их еще называют нейротрансмиттерами).
Миллиарды нейронов мозга общаются, передавая друг другу сигналы через крошечные зазоры между ними. Эти зазоры называются нервными синапсами. Когда один нейрон получает информацию, он посылает в синапс химический сигнал в виде молекул нейромедиатора. Нейромедиатор преодолевает пространство синапса, направляясь к следующему нейрону, где он присоединяется - как лодка к причалу - к специально предназначенному для его "швартовки" на поверхности нейрона месту, которое называется химическим рецептором. Химическая молекула нейромедиатора будет принята только тем рецептором, который предназначен специально для нее. Это своего рода система "ключ и замок", где каждый ключ подходит только к своему замку. После того, как молекула нейромедиатора соединилась с рецептором на поверхности нового нейрона, этот нейрон получает сигнал либо к действию - и тогда начинает передавать сигналы другим нервным клеткам, - либо к остановке передачи тех или иных сигналов.
Изменение нейротрансмиссии с помощью лекарств
Большое число неврологических расстройств - от эмоциональных нарушений, таких как депрессия, - до двигательных, таких как болезнь Паркинсона, связано с нарушениями работы определенных медиаторов головного мозга. Ученые создали большое количество лекарств, задачей которых является устранение этих нарушений и связанное с этим улучшение качества жизни людей. В то же самое время, многие вещества, вызывающие зависимость (алкоголь, никотин, наркотики), действуют, используя тот же самый механизм, изменяя баланс медиаторов в головном мозге. Люди испытывают приливы "хорошего самочувствия", когда начинают принимать эти вещества, но скоро нейроны в их мозге настолько адаптируются к повышенным количествам того или иного химического агента, что для того, чтобы самочувствие оставалось хорошим, требуется принимать все большие и большие дозы препарата. Мозг начинает "требовать" вещество для нормальной работы. Возникает химическая зависимость или аддикция.
Рассмотрим, что происходит при изменении уровней нейромедиаторов мозга на примере трех из них (серотонин, дофамин и гамма-аминомасляная кислота (ГАМК).
Серотонин
Многие исследования показывают, что низкий уровень серотонина в головном мозге приводит к депрессии, импульсивным и агрессивным формам поведения, насилию, и даже самоубийствам. Лекарственные вещества под названием антидепрессанты создают блок на пути обратного захвата серотонина, тем самым несколько увеличивая время его нахождения в пространстве синапса. Как итог, в целом увеличивается количество серотонина, участвующего в передаче сигналов с нейрона на нейрон, и депрессия со временем проходит.
Депрессия, социофобия, панические атаки, гиперактивность - только некоторые из нарушений, которые можно успешно излечивать, изменяя уровни медиатора в головном мозге. До того, как эти лекарства стали доступны, люди были обречены всю жизнь испытывать психические проблемы, а те, кто мог себе позволить психотерапию, длительное время работали с психиатром или психологом, пытаясь наладить работу своих чувств. Теперь мы знаем, что на многие расстройства работы головного мозга можно воздействовать с помощью лекарств, позволяя людям преодолевать трудности в эмоциональной и социальной жизни.
Сейчас специалисты обращают внимание на то, что мы перестали считать отрицательные эмоции нормальной частью жизни. Все чаще и чаще нам кажется, что тоска или трудности в социальном функционировании - это признак патологии, а значит нужно идти к психиатру и просить лекарство. Безусловно, люди, которые нуждаются в лечении у психиатра, есть. И, тем не менее, определенную часть пациентов, приходящих на прием к врачу, составляют те, кто не страдает никаким психическим расстройством. Такие люди должны проходить курсы терапии с психологами или психотерапевтами. Медикаментозное же лечение необходимо назначать только тогда, когда симптомы психического расстройства достаточно сильно вторгаются в привычную жизнь человека, серьезно нарушая ее. В большинстве случаев, несмотря на то, что лекарства могут помочь облегчить симптомы, более полное и длительное излечение может быть достигнуто только с помощью психотерапии, которая помогает изменить привычное поведение, которое, собственно, и приводит к болезни. Изменения чувств, возникновение различных, в том числе негативных, эмоций в ответ на перемены в жизни, а также жизненные испытания - это часть нормального функционирования человеческой психики. Поэтому не следует каждый раз, когда Вы испытываете печаль или испортили отношения с любимым человеком, требовать у врача назначения успокоительного. Этим Вы не только навредите себе, но и пропустите важный урок, который готова преподать Вам жизнь. И даже в случаях, когда симптомы приносят серьезные страдания или создают чрезмерные трудности, в дополнение к медикаментозному лечению необходима работа с психологом или психотерапия.
В последние годы ведутся бурные дискуссии вокруг психического расстройства, носящего название "синдром дефицита внимания с гиперактивностью" (СДВГ, ADHD). Это расстройство, как правило, диагностируется в детском возрасте. Таким детям очень сложно сохранять концентрацию внимания в течение длительного времени, они совершенно не могут сидеть, не двигаясь; они постоянно находятся в движении, импульсивны и чрезмерно активны. К сожалению, СДВГ диагностируют у все большего числа детей, и многие из них получают лекарства, увеличивающие деятельность медиатора дофамина. Это помогает ребенку быть готовым к работе, более внимательным и сосредоточенным, и поэтому более способным последовательно выполнять задания.
Большинству детей (70 - 80 процентов) с диагнозом СДВГ лечение, направленное на коррекцию обмена дофамина помогает. Однако некоторые специалисты опасаются, что иногда родители слишком поспешно обращаются к врачам, а доктора слишком часто ставят диагноз СДВГ. В итоге то, что просто является плохим поведением, рассматривается как психическая патология, и дети, которым не нужны медикаменты, начинают их получать. Ученые считают, что часть детей, получающих медикаментозное лечение, должны получать терапию у психологов, потому что именно такая помощь была бы для них гораздо более полезна. Однако, нет простого решения этой проблемы, и очевидно, дискуссии на эту тему будут вестись еще долго.
Наркотическое вещество, известное как "экстази" или МДМА, также изменяет уровень серотонина в мозге, но намного более радикально. Он заставляет выделяющие серотонин нейроны выплескивать все содержимое сразу, затапливая этим химикатом весь мозг, что, конечно, вызывает ощущение чрезвычайного счастья и гиперактивность (чрезмерную двигательную активность). Однако, за это приходится расплачиваться позже. После того как экстази израсходовал весь мозговой запас серотонина, включаются компенсаторные механизмы, быстро разрушающие избыток нейромедиатора в мозге. После того, как спустя несколько часов действие наркотика заканчивается, человек, вероятно, будет чувствовать себя подавленным. Этот период "депрессии" продлится до тех пор, пока мозг не сможет восполнить запасы и обеспечить нормальный уровень медиатора. Повторное использование на этом фоне экстази может привести к глубокой депрессии или другим проблемам, которые будут тянуться в течение долгого времени.
Дофамин
Дофамин - медиатор, который обеспечивает процессы контроля движений, эмоционального ответа, а также способность испытывать удовольствие и боль. При болезни Паркинсона выходят из строя нейроны, передающие дофамин, что вызывает прогрессирующую потерю контроля движений. Вещество под названием Леводопа, которое мозг может преобразовать в дофамин, часто помогает контролировать эти симптомы.
Ученые обнаружили, что люди с расстройством психики, известным как шизофрения, фактически чрезмерно чувствительны к дофамину в мозге. Как следствие, при лечении шизофрении используются лекарства, которые блокируют дофаминовые в головном мозге, таким образом, ограничивая воздействие этого нейромедиатора.
С другой стороны, вещества, известные как амфетамины, увеличивают уровень дофамина, заставляя нейроны его высвобождать, и препятствуя его обратному захвату. В некоторых странах врачи используют разумные дозы этих препаратов при лечении некоторых заболеваний, например, синдрома гиперактивности с дефицитом внимания. Тем не менее, иногда люди абсолютно необдуманно неправильно используют эти вещества, пытаясь обеспечить себе повышенный уровень бодрствования и способность решать любые задачи.
Гамма-аминомасляная кислота
Гамма-аминомасляная кислота, или ГАМК, является главным медиатором, чья роль заключается в передаче нейронам команды "стоп". Исследователи полагают, что определенные типы эпилепсии, которые характеризуются повторными припадками, затрагивающими сознание человека и его двигательную сферу, могут являться результатом снижения содержания ГАМК в головном мозге. Передающая система мозга, не имея адекватного "тормоза", входит в состояние перегрузки, когда десятки тысяч нейронов начинают сильно и одновременно посылать свои сигналы, что приводит к эпилептическому приступу. Ученые полагают, что за разрушение слишком большого количества ГАМК могут быть ответственны мозговые ферменты, в связи с чем появились лекарства, которые помогают остановить этот процесс. Время показало их эффективность в лечении не только эпилепсии, но и некоторых других нарушений работы мозга.
Гормоны
Химическое взаимодействие
Норадреналин - медиатор, который обеспечивает работу различных мозговых систем, связанных с активацией и бодрствованием, обеспечивающих бдительность и внимание, а также является переносчиком сигналов в симпатической нервной системе. В симпатической нервной системе норадреналин вызывает сужение кровеносных сосудов, подъем артериального давления, увеличивает частоту дыхания и сердцебиения. Норадреналин также работает как гормон, который выделяют надпочечники, расположенные с обеих сторон чуть выше почек. Результаты его выделения надпочечниками те же самые: спазм сосудов, подъем давления, ускорение работы сердца и учащение дыхания. Адреналин, норадреналин, а также другие гормоны, вырабатываемые надпочечниками, играют важную роль в ответе организма на стресс.
Читайте также: